CN115058554A - 一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氢基冶金设备技术领域，尤其是一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，包括主炉体、驱动电机、外接天然气输送管的外接输气管和外接冷却水的外接输水管。本发明的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉在主炉体下端底部排料舱室的外壁内部开设有螺旋形结构的内部导热流道，通过底部排料舱室外侧面两端的侧向连接装配管分别连接外接输气管与外接输水管，从而根据需要向内部导入还原气或者冷却液，结构的更加紧凑，无需占用多余外部空间；利用还原气和冷却水便可以对还原铁的温度进行热交换，无需重复加热，有效节约能量消耗，还能根据需要调节还原铁的温度，使其出料温度更加可控可调。

Description

一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉

技术领域

本发明涉及氢基冶金设备技术领域，尤其是一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉。

背景技术

在竖炉中用高温还原气或固体还原剂还原铁矿石的直接还原炼铁方法。此法开始是用木炭制造还原气。后因经济上的原因，改用焦炭制气。60年代，随着石油、天然气工业的发展，以天然气为能源的竖炉直接还原法蓬勃兴起。

竖炉的反应条件与高炉上部间接还原区相似，不出现熔化现象的还原冶炼过程，使用单一矿石料，没有造渣过程。用于生产的竖炉直接还原法中，主要用天然气先在制气炉中制成以CO和H₂为主的高温还原气，热还原气进入竖炉加热和还原铁矿石。热还原气从竖炉的还原区下部进入竖炉，与从上向下的铁矿石逆流运行。还原气和铁矿石能很好地进行热交换和还原反应。还原好的直接还原铁在竖炉下部的冷却区，用冷却气进行直接还原铁的冷却。冷的直接还原铁通过排料机构出炉。若想用热直接还原铁炼钢，竖炉可不设冷却区，热直接还原铁可用密封罐装运到炼钢车间去冶炼；直接还原铁若出售给很远的用户，则采用热直接还原铁压块技术或直接还原铁钝化技术以降低直接还原铁再氧化的能力。

目前的竖炉结构的简单，底部的热交换方式单一，无法对初入炉内的还原气进行导热加温，也无法快速根据需要改变还原铁的温度，同时竖炉内部的结构的无法调节，导致内部铁矿石在反应过程中不够均匀充分，反应效率也很固定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种改进的，解决目前的竖炉结构的简单，底部的热交换方式单一，无法对初入炉内的还原气进行导热加温，也无法快速根据需要改变还原铁的温度，同时竖炉内部的结构的无法调节，导致内部铁矿石在反应过程中不够均匀充分，反应效率也很固定的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，包括主炉体、驱动电机、外接天然气输送管的外接输气管和外接冷却水的外接输水管，所述主炉体下端具有漏斗形结构的底部排料舱室，所述底部排料舱室外壁内部开设有螺旋形结构的内部导热流道，所述底部排料舱室外侧面两端对称固定有用于分别连接外接输气管与外接输水管的侧向连接装配管，所述的主炉体内侧面上开设有环形侧向排气槽，所述的环形侧向排气槽内部活动装配有由驱动电机控制的内部调节环，所述的内部调节环内部设置有弹性搅拌密闭装置，所述的主炉体内壁上位于环形侧向排气槽上方安装有用于提升弹性搅拌密闭装置安装性的金属防护网框。

所述的内部导热流道内部通过中置一体结构的分离隔板将内腔分隔成用于输气的第一导热流道和用于输液的第二导热流道，所述的第一导热流道通过第一底部导流孔与侧向连接装配管相连通，所述的第二导热流道通过第二底部导流孔与侧向连接装配管相连通。

所述的环形侧向排气槽内顶面和内底面上均开设有环形限位密封槽，所述的内部调节环通过上、下端的一体结构的密封环插入环形限位密封槽内部与环形侧向排气槽活动连接。

所述的主炉体外侧壁上固定连接有用于安装驱动电机的侧向固定安装座，所述的驱动电机侧向转轴上同轴固定有与内部调节环下端的密封环相啮合的内侧传动齿轮。

所述的内部调节环内部开设有用于安装弹性搅拌密闭装置的弧形收纳口，所述的内部调节环内侧弧形面位于弧形收纳口两侧具有向内凸起的一体结构的侧向防护凸座，所述的侧向防护凸座内壁上开设有用于装配弹性搅拌密闭装置的内部装配盲孔，所述的弹性搅拌密闭装置包括通过上、下端装配轴插入内部装配盲孔内部与侧向防护凸座活动装配的外部翻转臂、固定在外部翻转臂外侧弧形面上的一体结构的密封闭合块和活动装配在外部翻转臂外侧的弹性翻转支撑杆。

所述的外部翻转臂外侧弧形面上具有向外凸起用于连接弹性翻转支撑杆的侧向连接框架，所述的弹性翻转支撑杆包括翻转连接缸体、插接在翻转连接缸体内部的外部伸缩杆和安装在翻转连接缸体与外部伸缩杆之间的挤压弹簧，所述的翻转连接缸体外侧顶部和外部伸缩杆外侧顶部均具有纵置装配轴，所述的弹性翻转支撑杆通过两端纵置装配轴分别插入内部装配盲孔和侧向连接框架内部与侧向防护凸座和外部翻转臂活动装配。

所述的主炉体外侧上端固定连接有侧向排烟管，所述的侧向排烟管外侧壁上固定连接有螺旋形结构的外部导热管，所述的外部导热管底部通过L形结构的底部连通管与第二导热流道内部固定连通。

所述的环形侧向排气槽内侧弧形面上开设有与第一导热流道相连通的内部导气嘴。

所述的内部调节环侧向弧形面对应内部导气嘴位置开设有用于连通弧形收纳口的弧形导流槽。

所述的内部导气嘴内侧壁开口位置固定连接有金属过滤网，所述的弧形收纳口与密封闭合块装配面均为装配斜面。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉在主炉体下端底部排料舱室的外壁内部开设有螺旋形结构的内部导热流道，通过底部排料舱室外侧面两端的侧向连接装配管分别连接外接输气管与外接输水管，从而根据需要向内部导入还原气或者冷却液，结构的更加紧凑，无需占用多余外部空间；

（2）利用还原气和冷却水便可以对还原铁的温度进行热交换，无需重复加热，有效节约能量消耗，还能根据需要调节还原铁的温度，使其出料温度更加可控可调；

（3）通过在主炉体内侧面的环形侧向排气槽内部装配由驱动电机控制的内部调节环，通过内部调节环转动来改变弹性搅拌密闭装置的角度，从而可以对竖炉内的铁矿石进行搅拌，使得内部矿石与还原气之间的反应更加充分，反应效率大大提升；

（4）利用弹性搅拌密闭装置在日常状态下对内部导气嘴进行闭合，可以有效延长内部导气嘴的维护周期，降低后期堵塞的可能性与使用成本；

（5）通过分离隔板将螺旋形结构的内部导热流道内腔分隔成用于输气的第一导热流道和用于输液的第二导热流道，大大节约内部空间，布局更加合理，热交换效果也更加优异。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构的示意图。

图2是本发明的内部结构的示意图。

图3是本发明中驱动电机传动端的局部示意图。

图4是本发明中弹性搅拌密闭装置的结构的示意图。

1.主炉体，2.驱动电机，3.外接输气管，4.外接输水管，5.底部排料舱室，6.内部导热流道，8.侧向连接装配管，9.环形侧向排气槽，10.内部调节环，11.金属防护网框，12.分离隔板，13.第一导热流道，14.第二导热流道，15.第一底部导流孔，16.第二底部导流孔，166.环形限位密封槽，17.密封环，18.侧向固定安装座，19.内侧传动齿轮，20.弧形收纳口，21.侧向防护凸座，22.外部翻转臂，23.密封闭合块，24.弹性翻转支撑杆，25.侧向连接框架，26.翻转连接缸体，27.外部伸缩杆，28.挤压弹簧，29.纵置装配轴，30.侧向排烟，31.外部导热管，32.底部连通管，33.内部导气嘴，34.弧形导流槽，35. 金属过滤网，101.弹性搅拌密闭装置，102.内部装配盲孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构的，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1、图2和图3所示的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，包括主炉体1、驱动电机2、外接天然气输送管的外接输气管3和外接冷却水的外接输水管4，主炉体1下端具有漏斗形结构的底部排料舱室5，底部排料舱室5外壁内部开设有螺旋形结构的内部导热流道6，底部排料舱室5外侧面两端对称固定有用于分别连接外接输气管3与外接输水管4的侧向连接装配管8，主炉体1内侧面上开设有环形侧向排气槽9，环形侧向排气槽9内部活动装配有由驱动电机2控制的内部调节环10，内部调节环10内部设置有弹性搅拌密闭装置101，主炉体1内壁上位于环形侧向排气槽9上方安装有用于提升弹性搅拌密闭装置101安装性的金属防护网框11。

驱动电机2为现有技术，采用直接采购获取，通过外部的控制开关进行控制。

进一步地，为了方便内部同时导流气体与液体，内部导热流道6内部通过中置一体结构的分离隔板12将内腔分隔成用于输气的第一导热流道13和用于输液的第二导热流道14，第一导热流道13通过第一底部导流孔15与侧向连接装配管8相连通，第二导热流道14通过第二底部导流孔16与侧向连接装配管8相连通。

进一步地，为了提升装配牢固度、稳定性和密封性，环形侧向排气槽9内顶面和内底面上均开设有环形限位密封槽166，内部调节环10通过上、下端的一体结构的密封环17插入环形限位密封槽166内部与环形侧向排气槽9活动连接。

进一步地，为了配合侧向驱动，主炉体1外侧壁上固定连接有用于安装驱动电机2的侧向固定安装座18，驱动电机2侧向转轴上同轴固定有与内部调节环10下端的密封环17相啮合的内侧传动齿轮19。

采用下端传动啮合的方式好处是可以避免空气从外侧泄漏。

如图3和图4所示，为了提升弹性搅拌密闭装置101的防护性，配合活动装配，内部调节环10内部开设有用于安装弹性搅拌密闭装置101的弧形收纳口20，内部调节环10内侧弧形面位于弧形收纳口20两侧具有向内凸起的一体结构的侧向防护凸座21，侧向防护凸座21内壁上开设有用于装配弹性搅拌密闭装置101的内部装配盲孔102，弹性搅拌密闭装置101包括通过上、下端装配轴插入内部装配盲孔102内部与侧向防护凸座21活动装配的外部翻转臂22、固定在外部翻转臂22外侧弧形面上的一体结构的密封闭合块23和活动装配在外部翻转臂22外侧的弹性翻转支撑杆24。

外部翻转臂22通过弹性翻转支撑杆24的挤压力向弧形收纳口20内部翻转，然后密封闭合块23插入弧形收纳口20内部来对第一导热流道13内部出气口进行闭合，当密封闭合块23闭合第一导热流道13内部出气口时，外部翻转臂22与弧形收纳口20开口之间存在夹角，这样设计的好处是在内部调节环10转动时，外部翻转臂22会因为外侧矿石的挤压向外翻转。

进一步地，为了配合对外部翻转臂22进行弹性挤压复位和侧向翻转限位，外部翻转臂22外侧弧形面上具有向外凸起用于连接弹性翻转支撑杆24的侧向连接框架25，弹性翻转支撑杆24包括翻转连接缸体26、插接在翻转连接缸体26内部的外部伸缩杆27和安装在翻转连接缸体26与外部伸缩杆27之间的挤压弹簧28，翻转连接缸体26外侧顶部和外部伸缩杆27外侧顶部均具有纵置装配轴29，弹性翻转支撑杆24通过两端纵置装配轴29分别插入内部装配盲孔102和侧向连接框架25内部与侧向防护凸座21和外部翻转臂22活动装配。

进一步地，为了配合将热量进行外部散热再冷却，主炉体1外侧上端固定连接有侧向排烟管30，侧向排烟管30外侧壁上固定连接有螺旋形结构的外部导热管31，外部导热管31底部通过L形结构的底部连通管32与第二导热流道14内部固定连通。

通过在底部进行热量回收，然后在底部连通管32位置进行散热，再经过外部导热管31将侧向排烟管30的热量进行二次交换；

也可以通过底部连通管32将外部导热管31和第二导热流道14内部的热量统一聚集，再统一热交换。

进一步地，为了配合侧向出气，环形侧向排气槽9内侧弧形面上开设有与第一导热流道13相连通的内部导气嘴33。

内部导气嘴33的数量根据需要自由设置，然后采用环形阵列分布在环形侧向排气槽9内壁上，起到均匀排气的目的。

进一步地，为了防止在转动时对内部导气嘴33进行堵塞，内部调节环10侧向弧形面对应内部导气嘴33位置开设有用于连通弧形收纳口20的弧形导流槽34。

进一步地，为了提升防堵塞的效果，内部导气嘴33内侧壁开口位置固定连接有金属过滤网35，弧形收纳口20与密封闭合块23装配面均为装配斜面。

弧形收纳口20与密封闭合块23装配面之间留有间隙。

本发明的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉在主炉体1下端底部排料舱室5的外壁内部开设有螺旋形结构的内部导热流道6，通过底部排料舱室5外侧面两端的侧向连接装配管8分别连接外接输气管3与外接输水管4，从而根据需要向内部导入还原气或者冷却液，结构的更加紧凑，无需占用多余外部空间；利用还原气和冷却水便可以对还原铁的温度进行热交换，无需重复加热，有效节约能量消耗，还能根据需要调节还原铁的温度，使其出料温度更加可控可调；通过在主炉体1内侧面的环形侧向排气槽9内部装配由驱动电机2控制的内部调节环10，通过内部调节环10转动来改变弹性搅拌密闭装置101的角度，从而可以对竖炉内的铁矿石进行搅拌，使得内部矿石与还原气之间的反应更加充分，反应效率大大提升；利用弹性搅拌密闭装置101在日常状态下对内部导气嘴33进行闭合，可以有效延长内部导气嘴33的维护周期，降低后期堵塞的可能性与使用成本；通过分离隔板12将螺旋形结构的内部导热流道6内腔分隔成用于输气的第一导热流道13和用于输液的第二导热流道14，大大节约内部空间，布局更加合理，热交换效果也更加优异。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，包括主炉体（1）、驱动电机（2）、外接天然气输送管的外接输气管（3）和外接冷却水的外接输水管（4），其特征是：所述主炉体（1）下端具有漏斗形结构的底部排料舱室（5），所述底部排料舱室（5）外壁内部开设有螺旋形结构的内部导热流道（6），所述底部排料舱室（5）外侧面两端对称固定有用于分别连接外接输气管（3）与外接输水管（4）的侧向连接装配管（8），所述的主炉体（1）内侧面上开设有环形侧向排气槽（9），所述的环形侧向排气槽（9）内部活动装配有由驱动电机（2）控制的内部调节环（10），所述的内部调节环（10）内部设置有弹性搅拌密闭装置（101），所述的主炉体（1）内壁上位于环形侧向排气槽（9）上方安装有用于提升弹性搅拌密闭装置（101）安装性的金属防护网框（11）。

2.根据权利要求1所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的内部导热流道（6）内部通过中置一体结构的分离隔板（12）将内腔分隔成用于输气的第一导热流道（13）和用于输液的第二导热流道（14），所述的第一导热流道（13）通过第一底部导流孔（15）与侧向连接装配管（8）相连通，所述的第二导热流道（14）通过第二底部导流孔（16）与侧向连接装配管（8）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的环形侧向排气槽（9）内顶面和内底面上均开设有环形限位密封槽（166），所述的内部调节环（10）通过上、下端的一体结构的密封环（17）插入环形限位密封槽（166）内部与环形侧向排气槽（9）活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的主炉体（1）外侧壁上固定连接有用于安装驱动电机（2）的侧向固定安装座（18），所述的驱动电机（2）侧向转轴上同轴固定有与内部调节环（10）下端的密封环（17）相啮合的内侧传动齿轮（19）。

5.根据权利要求1所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的内部调节环（10）内部开设有用于安装弹性搅拌密闭装置（101）的弧形收纳口（20），所述的内部调节环（10）内侧弧形面位于弧形收纳口（20）两侧具有向内凸起的一体结构的侧向防护凸座（21），所述的侧向防护凸座（21）内壁上开设有用于装配弹性搅拌密闭装置（101）的内部装配盲孔（102），所述的弹性搅拌密闭装置（101）包括通过上、下端装配轴插入内部装配盲孔（102）内部与侧向防护凸座（21）活动装配的外部翻转臂（22）、固定在外部翻转臂（22）外侧弧形面上的一体结构的密封闭合块（23）和活动装配在外部翻转臂（22）外侧的弹性翻转支撑杆（24）。

6.根据权利要求5所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的外部翻转臂（22）外侧弧形面上具有向外凸起用于连接弹性翻转支撑杆（24）的侧向连接框架（25），所述的弹性翻转支撑杆（24）包括翻转连接缸体（26）、插接在翻转连接缸体（26）内部的外部伸缩杆（27）和安装在翻转连接缸体（26）与外部伸缩杆（27）之间的挤压弹簧（28），所述的翻转连接缸体（26）外侧顶部和外部伸缩杆（27）外侧顶部均具有纵置装配轴（29），所述的弹性翻转支撑杆（24）通过两端纵置装配轴（29）分别插入内部装配盲孔（102）和侧向连接框架（25）内部与侧向防护凸座（21）和外部翻转臂（22）活动装配。

7.根据权利要求2所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的主炉体（1）外侧上端固定连接有侧向排烟管（30），所述的侧向排烟管（30）外侧壁上固定连接有螺旋形结构的外部导热管（31），所述的外部导热管（31）底部通过L形结构的底部连通管（32）与第二导热流道（14）内部固定连通。

8.根据权利要求5所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的环形侧向排气槽（9）内侧弧形面上开设有与第一导热流道（13）相连通的内部导气嘴（33）。

9.根据权利要求8所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的内部调节环（10）侧向弧形面对应内部导气嘴（33）位置开设有用于连通弧形收纳口（20）的弧形导流槽（34）。

10.根据权利要求8所述的一种具备内部能量回收装置的氢基竖炉，其特征是：所述的内部导气嘴（33）内侧壁开口位置固定连接有金属过滤网（35），所述的弧形收纳口（20）与密封闭合块（23）装配面均为装配斜面。

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